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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of optical probes and actuators to investigate singularity cells

Planned Research

Project AreaSingularity biology
Project/Area Number 18H05410
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

永井 健治  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20311350)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉村 英哲  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90464205)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Keywordsイメージング / 蛍光 / 発光 / 生理機能操作
Outline of Annual Research Achievements

領域発足時より進めている各種可視化プローブおよび細胞操作ツールの開発を引き続き行い、実際に生きた細胞に導入してその性能を評価した。さらに領域内での連携を通して研究・開発の促進に努めた。以下の1、2、3の課題を設定してそれぞれ行った。
1. 蛍光・化学発光による各種指示薬及び要素技術の開発: 多細胞の中から1細胞の活動を捉えるための、蛍光および化学発光を利用したプローブの開発を行った。蛍光プローブの要素として、短波長励起により蛍光性を示すGFP変異体Sumireを新規に開発したことで、複数の対象を同時に観察する際の標識の選択肢が広がった。また化学発光を利用したプローブとしては、アルツハイマー病の原因となるタウタンパク質の凝集を発光計測可能なプローブを開発し、生きた細胞中にてその性能を評価した。
2. 時空間トランススケール生体操作ツール群の創出とシンギュラリティ現象の操作法開発: 技術的優位性が確立されている青色光受容体を用いたオプトジェネティクスツールの開発を中心に行った。具体例としては、タウタンパク質の凝集を光照射により誘導する分子ツールを開発し、アルツハイマー病患者の神経細胞で特徴的に見られるタウリン酸化を示す光凝集タウを構築した。
3. 領域内での連携による各開発: A03生物班や公募班と共同で可視化・操作用プローブの開発およびイメージングなどの技術支援を行なった。特に公募班にて開発された化学発光基質については、細胞および動物個体での使用効果を検証し結果をフィードバックするといった有機的な連携が行われた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (45 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Invited: 15 results) Book (6 results)

  • [Journal Article] Structure-based analysis and evolution of a monomerized red-colored chromoprotein from the Olindias formosa jellyfish2022

    • Author(s)
      Zhai L, Nakashima R, Shinoda H, Ike Y, Matsuda T, Nagai T
    • Journal Title

      Protein Science

      Volume: 31 Pages: e4285

    • DOI

      10.1002/pro.4285

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intracellular heat transfer and thermal property revealed by kilohertz temperature imaging with a genetically encoded nanothermometer2022

    • Author(s)
      Lu K, Wazawa T, Sakamoto J, Vu C.Q, Nakano M, Kamei Y, Nagai T
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 22 Pages: 5698

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c00608

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of intensiometric indicators for visualizing N-cadherin interaction across cells Communications Biology2022

    • Author(s)
      Kanadome T, Hayashi K, Seto Y, Eiraku M, Nakajima K, Nagai T, Matsuda T
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: 1065

    • DOI

      10.1038/s42003-022-04023-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Extension of the short wavelength side of fluorescent proteins using hydrated chromophores, and its application2022

    • Author(s)
      Sugiura K, Nagai T
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: 1172

    • DOI

      10.1038/s42003-022-04153-7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Discovery of a phase-separating small molecule that selectively sequesters tubulin in cells.2022

    • Author(s)
      Ado G, Noda N, Vu H. T, Mahapatra A. D, Arista K. P, Yoshimura H, Packwood D. M, Ishidate F, Sato S, Ozawa T, Uesugi M
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 13 Pages: 5760-5762

    • DOI

      10.1039/D1SC07151C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tiny but bright2022

    • Author(s)
      Nagai T, Hattori M
    • Journal Title

      Nature reviews chemistry

      Volume: 6 Pages: 522-523

    • DOI

      10.1038/s41570-022-00413-6

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ―発光生物のシステムで、電力が必要ない照明を―2023

    • Author(s)
      永井 健治, 出村 拓
    • Organizer
      CES2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of glowing plants as an electrical powerless lightning device for future sustainable society2023

    • Author(s)
      Nagai T
    • Organizer
      The 26 th SANKEN international symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Trans-scale-scope enabling high-throughput exploring rare cellular activity in more than one million cells2022

    • Author(s)
      Nagai T
    • Organizer
      Focus on microscopy
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 発光観察を目的とした顕微鏡法の開発とその可能性2022

    • Author(s)
      服部 満, 永井 健治
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第78回学術講演会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] バイオ DX 先端イメージングによる生命科学研究の新たな潮流2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      神戸大学次世代光散乱イメージング科学研究センターキックオフシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 発光するタンパク質の応用研究2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      科学工学技術委員会
    • Invited
  • [Presentation] Singularity created by fluorescent protein technologies2022

    • Author(s)
      Nagai T
    • Organizer
      Lecture on IVC2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Singularity created by bioluminescent protein technologies2022

    • Author(s)
      Nagai T
    • Organizer
      Lecture on IVC2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] スマートフォンカメラによるグルコース濃度測定を可能にする生物発光センサーの開発2022

    • Author(s)
      Tanaka R, Sugiura K, Hattori M, Nagai T
    • Organizer
      日本バイオイメージング学会 第31回バイオイメージング学会学術集会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of K+ indicator for quantification of [K+] in blood2022

    • Author(s)
      Mao Y, Peng X, Matsuda T, Nagai T
    • Organizer
      日本バイオイメージング学会 第31回バイオイメージング学会学術集会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] N-cadherin 相互作用可視化のためのインジケータ開発2022

    • Author(s)
      京卓志, 永井健治, 松田知己
    • Organizer
      日本バイオイメージング学会 第31回バイオイメージング学会学術集会,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of K+ indicator for quantification of [K+] in blood2022

    • Author(s)
      Mao Y, Peng X, Matsuda T, Nagai T
    • Organizer
      生理研研究会細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線
  • [Presentation] Alphafold2 による遺伝子にコードされた FRET 型カルシウム指示薬の設計2022

    • Author(s)
      Sakai S, Okazaki K, Matsuda T, Nagai T
    • Organizer
      生理研研究会細胞システム理解のためのシグナル応答原理解明の最前線
  • [Presentation] Alphafold2 による遺伝子にコードされた FRET 型カルシウム指示薬の設計2022

    • Author(s)
      Sakai S, Okazaki K, Matsuda T, Nagai T
    • Organizer
      日本生物物理学会 第60回日本生物物理学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional super-resolution (fSR) imaging with conventional SR and functional fluorescent indicators 従来の超解像用、生理機能用蛍光指示薬による生理機能超解像イメージング法2022

    • Author(s)
      野間 涼平, 原 聡, 松田 知己, 和沢 鉄一, 鷲尾 隆, 永井 健治
    • Organizer
      日本生物物理学会 第60回日本生物物理学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kilohertz imaging of intracellular heat diffusion with a genetically encoded temperature indicators2022

    • Author(s)
      Lu K
    • Organizer
      日本生物物理学会 第60回日本生物物理学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛍光タンパク質型高感度温度センサーを用いた小胞体での微小な熱発生計測2022

    • Author(s)
      Fukushima S, Nagai T
    • Organizer
      日本生物物理学会 第60回日本生物物理学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Joule heat production in cells2022

    • Author(s)
      Wazawa T, Lu K, Nagai T
    • Organizer
      日本生物物理学会 第60回日本生物物理学会年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of the shortest wavelength fluorescent protein for multifunctional imaging2022

    • Author(s)
      Nagai T
    • Organizer
      ICRP2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 自発光植物デバイスの創出と社会実装に向けた展望2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      JMAC 第 152 回定例会
    • Invited
  • [Presentation] 唾液中グルコース濃度測定を可能にする発光センサーの開発2022

    • Author(s)
      Tanaka R, Sugiura K, Hattori M, Nagai T
    • Organizer
      日本分子生物学会 第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 多機能観察のための世界最短波長蛍光タンパク質の開発2022

    • Author(s)
      杉浦 一徳, 永井 健治
    • Organizer
      日本分子生物学会 第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 生物発光指示薬及びスマートフォンカメラによる血液検査法の開発2022

    • Author(s)
      服部 満, 和沢 鉄一, 松田 知己, 永井 健治
    • Organizer
      日本分子生物学会 第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] バイオ DX 先端イメージングによる生命科学研究の新たな潮流-外れ値へのアプローチ-2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      第 41 回 日本マグネシウム学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] 自発光植物デバイスの創出と社会実装に向けた展望2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      けいはんなサイエンスカフェ
    • Invited
  • [Presentation] 自動化トランススケールスコープが拓く新たな世界観2022

    • Author(s)
      永井 健治
    • Organizer
      理研シンポジウム:第 10 回「光量子工学研究」
    • Invited
  • [Presentation] 生細胞1分子イメージングで見るRNAの動態と作動機構2022

    • Author(s)
      吉村英哲
    • Organizer
      第4回形態解析ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] mPUMテクノロジーを用いた生細胞内在性RNAの可視化追跡技術2022

    • Author(s)
      吉村英哲・江口正敏・小澤岳昌
    • Organizer
      日本分析化学会第71年会
  • [Presentation] Oligomerization and dynamics of receptor molecules during the signaling process2022

    • Author(s)
      Yoshimura H, Ozawa T
    • Organizer
      生物物理学会第60回年会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞内分子動態の蛍光1分子観察でわかること2022

    • Author(s)
      吉村英哲
    • Organizer
      第20回関東光科学若手研究会
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of molecular motility in living cells for understanding mechanisms of living system through single-molecule imaging2022

    • Author(s)
      Yoshimura H
    • Organizer
      15th International Symposium on Nanomedicine
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 蛍光と発光で生細胞内RNAを観察する2022

    • Author(s)
      吉村英哲
    • Organizer
      第14回光塾
  • [Presentation] 生細胞1分子イメージングによる細胞膜受容体のリガンド結合と集合体形成によるシグナル入力活性化機構解明2022

    • Author(s)
      吉村英哲、小澤岳昌
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Book] Methods in Molecular Biology: Method for measuring bioactive molecules in blood by a smartphone using bioluminescent ratiometric indicators2022

    • Author(s)
      Hattori M, Itoh Y, Nagai T
    • Total Pages
      425
    • Publisher
      Springer
  • [Book] Methods in Molecular Biology: Live Imaging of cAMP Signaling in D. discoideum Based on a Bioluminescent Indicator, Nano-lantern (cAMP)2022

    • Author(s)
      Horikawa K and Nagai T
    • Total Pages
      366
    • Publisher
      Methods Molecular Biology
  • [Book] 診療における薬理遺伝学検査の社会実装に向けて: センチメートル規模の視野をマイクロメートルレベルの空間分解能でワンショット観察可能なトランススケールスコープ2022

    • Author(s)
      永井 健治 他
    • Total Pages
      70
    • Publisher
      医歯薬出版
  • [Book] シン・マクロファージ: 100万以上の細胞をミクロンレベルの空間分解能でワンショット観察可能なトランススケールスコープAMATERAS-外れ値科学の創出をめざして-2022

    • Author(s)
      永井 健治, 市村 垂生
    • Total Pages
      211
    • Publisher
      羊土社
  • [Book] 画像ラボ;100万以上の細胞を同時観察可能なトランススケールスコープ2022

    • Author(s)
      市村 垂生, 永井 健治
    • Total Pages
      -
    • Publisher
      日本工業出版
  • [Book] 材料の科学と工学: 蛍光・生物発光タンパク質を利用した機能分子の開発2022

    • Author(s)
      松田 知己, 服部 満, 永井 健治
    • Total Pages
      204
    • Publisher
      日本材料科学会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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